بررسی عددی الگو و مشخصات آبی جریان بر روی سرریز همگرا دارای پرتابه جامی شکل(مطالعه نمونه ای: سرریز سد گاوشان)

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 7، دوره 12، شماره 40، خرداد 1398، صفحه 75-88   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

محمد مناف پور^{* 1}؛ حمزه ابراهیم نژادیان²؛ وحید بابازاده³

¹استادیار گروه عمران آب و سازه هیدرولیکی، دانشکده ی فنی و مهندسی دانشگاه ارومیه،

²دانشجوی دکتری عمران آب و سازه هیدرولیکی، دانشکده ی فنی و مهندسی دانشگاه ارومیه،

³فارغ التحصیل گروه عمران آب و سازه هیدرولیکی، دانشکده ی فنی و مهندسی دانشگاه ارومیه

تاریخ دریافت: 23 آذر 1394،  تاریخ بازنگری: 01 تیر 1396،  تاریخ پذیرش: 19 خرداد 1398 

چکیده

سرریز به‌عنوان یکی از مهم‌ترین سازه‌های هیدرولیکی وابسته سدها، جریان سیلاب ورودی به مخزن سد را در مواقع تکمیل ظرفیت آن، با ایمنی کافی به پایین‌دست انتقال می‌دهد. برای کاهش هزینه‌های ساخت سرریزهای نسبتاً طولانی و همچنین عوامل توپوگرافیکی، دیواره‌ها را بخصوص در تنداب‌ها به‌صورت همگرا اجرا می‌کنند. در این تحقیق با استفاده از نرم‌افزار Flow-3D و مدل آشفتگی ، به شبیه‌سازی جریان بر روی سرریز سد گاوشان شامل کانال تقرب، تاج اوجی، شوت تنگ شونده و پرتابه جامی شکل پرداخته‌شده و مشخصه‌های هیدرولیکی جریان مانند نحوه توزیع سرعت، فشار و تغییرات عمق جریان در سرریز موردبررسی قرارگرفته است. با مقایسه نتایج مدل عددی جریان با نتایج آزمایشگاهی مشاهده شد که تفاوت چندانی مابین آن‌ها وجود ندارد. تغییرات سرعت جریان بر روی انحنای تاج سرریز افزایش سریع و ناگهانی داشته و در طول تنداب این روند افزایشی دنبال می‌شود تا جایی که بیشترین میزان سرعت در انتهای تنداب (ابتدای پرتابه جامی شکل)، در دبی 1350 مترمکعب بر ثانیه معادل 30 متر بر ثانیه می-باشد. زاویه همگرایی 2/07 درجه دیواره‌های تنداب زاویه همگرایی بهینه برای ممانعت از تشکیل امواج عرضی و عدم نیاز به افزایش ارتفاع دیواره‌های سرریز همگراست.

کلیدواژه‌ها

الگوی جریان؛ شبیه‌سازی عددی؛ سرریز همگرا؛ سد گاوشان؛ مدل آشفتگی

عنوان مقاله [English]

Numerical Study on the Flow Pattern and Hydraulic Characteristics of Flow over Converging Spillway with Flip Bucket (Case Study: Gavshan Dam Spillway (

نویسندگان [English]

Mohammad Manafpour¹؛ Hamzeh Ebrahimnezhadian²؛ Hamid Babazadeh³

¹Assistance professor in Hydraulic Structures, Engineering Faculty, Urmia University

²Ph.D. Student of Hydraulic Structures, Engineering Faculty, Urmia University

³M.Sc. in Hydraulic Structures, Engineering Faculty, Urmia University

چکیده [English]

Spillways are one of the Most Important Hydraulic Structures of Dams that Transmitted Flood Entering the Reservoir with Sufficient Safety when Capacity Reservoir Completed. To Reduce the Cost of long Spillways and Topographic Factors, Walls, Especially in the Chutes Constructed. In this study, Flow over the Gavshan Dam Spillway Comprising Approach Channels, Ogee Crest, Converging Chute and Flip Bucket using Flow 3d Software and Turbulence Model K- , Simulated and Hydraulic Characteristics of Flow such as the Distribution of Velocity, Pressure, and Changes in the Depth is Studied. Comparing Numerical Results with Experimental Model Showed that there is not much difference between them. Changes in flow velocity over a spillway crest increase sudden and Rapidly and this Process Followed along Chute as far as most flow Velocity Rate in 1350 Cubic Meters per second, Equivalent to 30 meters per Seconds Accurate at the End of Chute (start of Flip Buckets) . 2/07 Degree Angle Convergent Walls are Optimized Angle to Prevent the Formation of Transverse Waves and Need to Increase the Height of the Walls of the Convergent Spillway.

کلیدواژه‌ها [English]

flow pattern, Numerical Simulation, Converged Spillway, Gavshan dam, Turbulent Model

مراجع

)1 اکبری غ ح، 1361 . مطالعه آزمایشیگاهی اثیر
تغیییرات بده و عمیق پاییاب بربیشیترین عمیق
آبشسیتگی. دهمیین کنفیرانس هیدرولیک ایران گیلان،
15 تا 16 آبان ماه، دانشگاه گیلان، گیلان .
)2 بابا زاده و، مناف پور م، و محمدی م، 1361 . بررسی
عددی اثر همگرایی دیوارههای سرریز بروی مشخصههای
آبی جریان. یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران،آبان ماه،
دانشگاه ارومیه، ارومیه.
)3 بیرامی م ک، 1342 . سازههای انتقال آب. نشر
دانشگاه صنعتی اصفهان، چاپ چهارم.
)4 بارانی غ ح، عباسی ا، 1344 . بهینهسازی شعاع
پرتابکنندهی جامی شکل مسطح با استفاده از آنالیز
ابعادی. پنجمین اجلاس هیدرولیک ایران، 15 الی 16 آبان
ماه، دانشکده مهندسی دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان.
)7 پاشاکی م ح، و شفاعی بجستان م، 1361 . شبیه
سازی سه بعدی نوسانات فشار پویائیی در پرتابه جامی با
استفاده از شبیه FLUENT . نهمین کنگره ی بین
المللی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان.
)9 کاکش پور م، و ذاکری نیری م، 1367 . بررسی تأثیر
شکل پرتاب کننده جامی در سرریز تنداببا استفاده از شبیه
،) عددی. نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک جلد ) 23
.1367) شماره ) 7
)5 سلطانی ا، و اکبری غ، 1361 . بررسی شبیههای
جریان آشفته بر روی سرریز اوجی. ششمین کنگره ملی
مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان.
)4 مهری م، و فتحی مقدم ا، 1345 . بررسی عملکرد آبی
پرتابکننده جامی در پایاب سرریز سد بالا رود به کمک
شبیه فیزیکی. سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران،
23 الی 27 مهرماه، دانشگاه تبریز، تبریز.
)6 . موسسه تحقیقات آب )وابسته به وزارت نیرو(، 1342
گزارش نهائی شبیه هیدرولیکی سرریز سد گاوشان.
10) Bruce M, Savage M, Gohnson C. 2001. Flow over Ogee Spillways, Physical and Numerical Model Case Study. Journal of Hydraulic Engineering. ASCE. 127(8): 145-152.
11) Cassidy J. J. 1965. Irrotational flow over spillway of finite height. Journal of Engineering Mechanical Division. ASCE. 91(6): 157-173.
12) Ferziger J, Peric M. 1996. Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer Verlag.
13) Johnson M, Savage B. 2006. Physical Numerical Comparison of Flow over Ogee Spillway in the Presence of Tail Water. Journal of Hydraulic Engineering. 132 (12): 1353-1357.
14) John R, Hager W.H. 2000. Flip Bucket Without and with Deflectors. Journal of Hydraulic Engineering. 1269(11): 837-845.
11 بررسی عددی الگو و مشخصات آبی جریان بر روی سرریز همگرا دارای پرتابه ی جامی شکل
15) Heller V, Hager W. 2005. Ski jump hydraulic. Journal of hydraulic engineering. ASCE. 131(5): 347-355.
16) Hirt C, Nichols B. 1981.Volume of Fluid (VOF) Method for the Dynamics of Free Boundaries. Journal of Hydraulic Engineering. (39): 201-225.
17) Paul G, Chanel H, John K. 2008. Assessment of Spillway Modeling Using Computationla Fluid Dynamics. Journal of Civil Engineering. 35: 1481-1485.
18) USBR. 1990. Hydraulic design of spillway. Chap 7.